تعد مطابقة العرض والطلب على الكهرباء على مدار اليوم أحد الاعتبارات الأساسية في التحول إلى الطاقة المتجددة 100%. تعتبر مصادر الطاقة النظيفة الرائدة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح من مصادر الطاقة المتقطعة، أي أنها تنتج كميات مختلفة من الطاقة في أوقات مختلفة من اليوم. تسمح حلول تخزين الطاقة بتخزين الطاقة خلال أوقات ذروة الإنتاج وتفريغها خلال أوقات ذروة الطلب على الكهرباء. في الوقت الذي نسعى فيه إلى تعظيم استخدام مصادر الطاقة المتجددة على الشبكة، تبرز تقنية "المركبة إلى الشبكة" (V2G) بسرعة كحل رائد لتخزين الطاقة.
يستخدم V2G البطاريات الموجودة بالفعل في السيارات الكهربائية (EVs) لتخزين الطاقة على شبكتنا. عادة، نفكر في بطاريات السيارات الكهربائية من حيث الشحن أحادي الاتجاه. ومع تقنية V2G، تتدفق الكهرباء في اتجاهين، حيث يمكن للشبكة شحن السيارة، ويمكن للمركبة أيضًا إرسال الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة. تتيح لنا تقنية V2G تحسين أوقات الشحن لتوفير أقصى فائدة للشبكة. على سبيل المثال، يمكن شحن المركبات الكهربائية بالكامل خلال منتصف النهار، عندما تنتج الألواح الشمسية معظم الطاقة وتكون تكاليف الكهرباء منخفضة. يمكن توجيه الطاقة الزائدة في البطارية مرة أخرى إلى الشبكة خلال ساعات ذروة الطلب على الكهرباء في المساء.
يمكن أن تساعد تقنية V2G في زيادة استخدام مصادر الطاقة المتجددة، وإنشاء شبكة أكثر كفاءة، وخفض تكاليف شحن المركبات الكهربائية، وسوف تتوسع بشكل طبيعي مع ظهور المزيد من المركبات الكهربائية على الطريق. هناك حاجة إلى العديد من التطورات في مجال التكنولوجيا والسياسات قبل أن يتم نشر تقنية V2G على نطاق واسع.
للتعرف على دور تقنية V2G كأداة لتحقيق استقرار الشبكة ومتى ستكون جاهزة للتوسع، قمنا باستدعاء سبعة خبراء من V2G. وهنا ما كان عليهم أن يقولوه.
شروط يجب معرفتها
V2G: مركبة إلى الشبكة
يشير إلى إمكانات الشحن ثنائية الاتجاه حيث يمكن شحن بطارية السيارة الكهربائية بواسطة الشبكة وكذلك تفريغ الطاقة مرة أخرى إلى الشبكة.
في جي آي: تكامل شبكة المركبات
يشمل على نطاق واسع الطرق التي يمكن أن تتفاعل بها المركبات الكهربائية والشبكة بما في ذلك تقنية V2G وطرق أخرى لتحسين تفاعلات السيارة والشبكة مثل تقديم حوافز للشحن خارج ساعات الذروة.
V2X: مركبة إلى X
يشمل على نطاق واسع الطرق التي يمكن أن تتفاعل بها المركبات الكهربائية والشبكة بما في ذلك تقنية V2G وطرق أخرى لتحسين تفاعلات السيارة والشبكة مثل تقديم حوافز للشحن خارج ساعات الذروة.

آدم لانجتون
مدير خدمات التنقل والطاقة الإلكترونية المتصل في بي ام دبليو أمريكا الشمالية
"يمكن أن تكون مركبات V2G استجابة مثالية لظروف الطلب المرتفع لأنه يمكن نشرها تكتيكيًا في الأحياء التي تعاني من ضغوط الشبكة. وعلى نحو مماثل، عندما تتمتع الشبكة بقدر زائد من الطاقة المتجددة، يمكن لمركبات V2G أن تشحن، مما يساعد الشبكة على امتصاص تلك الطاقة دون تحميلها فوق طاقتها. يمكن لتقنية V2G أن تجعل الشبكة أكثر مرونة في الاستجابة للتقلبات في إمدادات الطاقة المتجددة، مما يدعم هدف كاليفورنيا المتمثل في 100% من الطاقة المتجددة.
ويتطلب الاستعداد لنشر تقنية V2G على نطاق واسع التعاون بين أصحاب المصلحة في الشبكة، وقطاع النقل، وسائقي السيارات الكهربائية. يحتاج أصحاب المصلحة في الشبكة إلى توفير الحوافز المناسبة للسائقين لشراء المركبات التي تدعم تقنية V2G وإتاحة بطارياتهم لاستخدامها كمورد للشبكة عند الحاجة. يتطلب استخدام مركبة V2G كمورد للشبكة الحصول على موافقة المرافق. ويجب على الهيئات التنظيمية وضع قواعد واضحة لضمان استخدام V2G بأمان، مع التأكد أيضًا من أن عملية الموافقة سريعة وسهلة الفهم. ولتجنب الاستثمار في سيارة لا يمكن استخدامها في تلك المنشأة، يجب على مشغلي الشبكة التفكير في طريقة للسائقين "للتقييم المسبق" لمنازلهم أو أعمالهم على أنها جاهزة لـ V2G. وأخيرًا، للحصول على مشاركة واسعة النطاق، يجب على السائقين أن يعلموا أن أداء السيارة ومداها لا يتأثر وأن حركتهم لا تتأثر عندما يستخدمون سياراتهم لخدمات الشبكة.

"إننا نشهد صناعتين عملاقتين - الكهرباء والسيارات - تلتقيان فيما يعرف بتكامل شبكة المركبات (VGI). لم تعد المركبات الكهربائية منفصلة عن الشبكة ولكنها أصبحت جزءًا من الشبكة عندما تكون متصلة عبر محطة شحن. تسمح تقنية V2G للمركبة الكهربائية بتصدير الطاقة من البطارية إلى الشبكة. في كاليفورنيا، سيكون هناك 5 ملايين سيارة كهربائية على الطريق في عام 2030. إذا كانت جميع هذه السيارات الكهربائية قادرة على العمل من الجيل الثاني، فإنها ستكون قادرة على توفير مساحة تخزين كافية لتسوية عنق السيارة. منحنى البط كل يوم بين الساعة 4 مساءً و 9 مساءً عندما يكون هناك نقص في الطاقة المتجددة.
تم اختراع تقنية V2G في عام 1996 وهي الآن تكتسب زخمًا كبيرًا في السوق، حيث تقوم الشركات المصنعة للمعدات الأصلية الكبيرة مثل فولكس فاجن ورينو بإطلاق مركبات V2G للعام النموذجي التالي. تتمثل العوائق الرئيسية التي تحول دون انتشار تقنية V2G على نطاق واسع في اللوائح والمعايير. المعايير موجودة، واللوائح لا تزال تلحق بالركب. سوف يستغرق الأمر من 2 إلى 3 سنوات قبل أن نشهد انتشارًا واسع النطاق للمركبات الكهربائية V2G.

إيمي جوتواي بيلي، دكتوراه
مدير الابتكار وإدارة المحافظ في شركاء الشبكة الوطنية
"لقد أدى تزايد تواتر وشدة حرائق الغابات وانقطاع التيار الكهربائي المستمر في كاليفورنيا إلى تسريع الحاجة إلى تعزيز القدرة على الصمود في منازلنا وعملنا. يمكن لحلول V2X تسخير الطاقة المخزنة في بطاريات السيارات الكهربائية لتوفير طاقة احتياطية مهمة للمنازل والشركات أثناء انقطاع التيار الكهربائي، بالإضافة إلى توفير الطاقة لتحقيق استقرار الشبكة. ستكون حلول V2X بمثابة أدوات مهمة للتكيف مع تغير المناخ والطقس المتطرف بشكل تدريجي. على الرغم من أن حلول V2X لا تزال ناشئة، فإنها تصل بسرعة إلى السوق. هذا العام، من المقرر أن تنضم فورد وفولكس واجن إلى نيسان في تقديم نماذج سيارات ذات قدرات V2X كمعيار قياسي، مما يجعل عام 2022 عامًا رائدًا، إن لم يكن عامًا متميزًا، لهذه الصناعة.

جيري جاكسون
"يوفر سوق السيارات الكهربائية سريع النمو إمكانات هائلة لتكنولوجيا V2G لدعم الشبكة الكهربائية. سيؤدي تفريغ الطاقة من بطاريات المركبات الكهربائية إلى الشبكة خلال أوقات الذروة إلى تقليل الضغط على الشبكة الكهربائية، وتقليل الانبعاثات، وربما تجنب انقطاع التيار الكهربائي وانقطاع التيار الكهربائي.
في عام 2019، أجرينا دراسة للتكلفة والعائد باستخدام بيانات عملاء المرافق لشركة Southern California Edison. وأظهرت الدراسة أن تقنية V2G يمكن أن تقلل من ذروة الطلب على الكهرباء بنحو 20%. ستؤدي الحسومات من المرافق لتجنب تكاليف الطاقة القصوى إلى دفعات سنوية قدرها $560 لكل مشارك في البرنامج. علاوة على ذلك، سيُطلب من حوالي 10% فقط من عملاء المنشأة المشاركة في البرنامج.
ولسوء الحظ، لا يزال V2G في مرحلة إثبات المفهوم والمشروع الفردي. قبل أن يصبح V2G جاهزًا للتوسع، يجب علينا معالجة مشكلات ضمان بطارية السيارة الكهربائية، والمشكلات التنظيمية الخاصة بالمرافق الكهربائية، ونقص الأجهزة ثنائية الاتجاه المطلوبة وبروتوكولات الشحن، ونقص البيانات حول التدهور المحتمل للبطارية. ويتطلب حل هذه المشكلات التعاون بين شركات صناعة السيارات والمرافق الكهربائية والجهات التنظيمية ومقدمي المنتجات الداعمة الإضافية مثل برامج التحكم. ومما لا شك فيه أن أزمة الطاقة الحالية والمخاوف المناخية ستؤدي إلى تسريع هذا التعاون، مع ظهور بعض تطبيقات V2G البارزة في عدة سنوات.

آلان جين
مساعد مدير معهد دراسات النقل في جامعة كاليفورنيا، ديفيس
"ستكون تقنية V2G مورداً ذا أهمية متزايدة مع تزايد شعبية المركبات الكهربائية. وفي كاليفورنيا وحدها، ستتجاوز كمية موارد التخزين المحتملة 250 جيجاوات/ساعة بحلول عام 2030. وفي حين لا يمكن الاستفادة من بطاريات السيارات الكهربائية بنفس طريقة استخدام أجهزة تخزين الشبكة التقليدية، فإنها ستظل توفر إمكانات هائلة لمساعدة الشبكة. . في حين يركز الكثيرون على قدرة V2G على المساعدة في تكامل مصادر الطاقة المتجددة واستقرار ذروة الطلب على توليد الطاقة بالجملة، لا ينبغي إغفال قدرة V2G على تخفيف البنية التحتية للتوزيع المحلي. ويمكن لهذه التكنولوجيا أن توفر وفورات هائلة للمجتمع.

كينيث بوكور
منتج ومضيف عرض الثورة EV
"تتيح تقنية V2G لأصحاب السيارات الكهربائية دعم شبكتهم الكهربائية المحلية عند الحاجة، كما هو الحال في أوقات الذروة. يقلل هذا الدعم من المخاوف بشأن الأحمال الزائدة على الشبكة، وانقطاع التيار الكهربائي، وانقطاع التيار الكهربائي المتكرر ويزيد من جدوى امتلاك سيارة كهربائية من خلال تقديم مكافآت مالية لخدمة الشبكة. يوفر V2G تخزينًا سريعًا ورخيصًا للطاقة من خلال الاستفادة من الموارد الموجودة، وبالتالي تقليل أي آثار بيئية محتملة عن طريق إنشاء حلول تخزين إضافية.
في الوقت الحالي، يتمثل العيب الفني الرئيسي لعملية V2G في تدهور بطارية مجموعة السيارة، وذلك بسبب العدد الكبير من دورات الشحن/التفريغ المحتملة. ولذلك، فإن معظم الشركات المصنعة للسيارات الكهربائية لا تقدم ضمانات لعمليات V2G ولا تقوم ببناء قدرات طاقة ثنائية الاتجاه في منتجات المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطارية. لن يرغب المستهلكون في الاستفادة من هذه الميزة إذا لم تكن مشمولة في ضمان بطارية السيارة.
وعلى الرغم من اهتمام المستهلكين ومزودي الطاقة، إلا أن هذه الاستراتيجية لا تزال في مراحلها الأولى. تشير الأبحاث الحالية إلى أن حوالي 45% من الأسر الأمريكية يمكنها تقديم خدمات V2G بشكل فعال بحلول عام 2050. وقد تقدم بلدان أخرى حول العالم هذه الإمكانية في وقت أقرب. ومع ذلك، على هذا النطاق العالمي، لا يزال أمامنا طريق طويل لنقطعه، وقد يستغرق الأمر عقدًا أو عقدين قبل أن تصبح هذه التكنولوجيا سائدة.

جوزيف فيلوني
"في ev.energy، لا نفكر فقط في V2G. نحن نفكر في السيارة إلى أي شيء. يمكن تفريغ المركبات التجارية ذات البطاريات الكبيرة لتحقيق استقرار الشبكة خلال أوقات ذروة الطلب. وقد أثبتت هذه التكنولوجيا أنها جاهزة للتوسع. نحن نتحدث يوميًا مع العشرات من العملاء المقيمين الذين يفكرون في مرونة الأسرة لتحمل انقطاع التيار الكهربائي ويريدون شحن سياراتهم الكهربائية مسبقًا قبل حدوث عاصفة أو انقطاع التيار الكهربائي المخطط له واستخدام هذه الطاقة الاحتياطية لاحقًا لمنازلهم أو أجهزتهم. لا يزال هناك الكثير مما نحتاج إلى العمل عليه فيما يتعلق بالشحن ثنائي الاتجاه، بما في ذلك التوافق الأوسع للأجهزة بالإضافة إلى كيفية تمكين سائقي المركبات الكهربائية من تولي المسؤولية بسهولة.
كيف تدعم MCE تكامل شبكة المركبات؟
عقدت MCE مؤخرًا شراكة مع ev.energy لإنشاء MCE Sync، وهو تطبيق يربط برامج تشغيل المركبات الكهربائية بفرص الشحن الذكي دون الحاجة إلى أي أجهزة خاصة. يقوم MCE Sync تلقائيًا بمحاذاة شحن المركبات الكهربائية مع الكهرباء منخفضة الكربون، ويعدل الشحن لدعم موثوقية الشبكة، ويضمن شحن سيارة السائق بالكامل بحلول الوقت الذي يحدده في التطبيق. يعد MCE Sync جزءًا من مجموعة برامج EV الخاصة بـ MCE، والتي تتضمن حسومات للسائقين المؤهلين للدخل ومعدات الشحن للعقارات وأماكن العمل متعددة الأسر. تحقق مما إذا كانت السيارة الكهربائية أو الشاحن الخاص بك مؤهلاً لتطبيق MCE Sync.